Los filtros de acuario son componentes críticos tanto de los acuarios de agua dulce como de los marinos. [1] [2] [3] Los filtros de acuario eliminan los productos de desecho químicos físicos y solubles de los acuarios, simplificando el mantenimiento. Además, los filtros de acuario son necesarios para sustentar la vida, ya que los acuarios son volúmenes de agua relativamente pequeños y cerrados en comparación con el entorno natural de la mayoría de los peces. [4]
Los animales, normalmente peces, mantenidos en peceras producen desechos a partir de los excrementos y la respiración. Otra fuente de desperdicio son los alimentos no consumidos o las plantas y peces que han muerto. Estos productos de desecho se acumulan en los tanques y contaminan el agua. A medida que aumenta el grado de contaminación, aumenta el riesgo para la salud de los acuarios y la eliminación de la contaminación se vuelve crítica. La filtración es un método común utilizado para el mantenimiento de acuarios saludables.
La gestión adecuada del ciclo del nitrógeno es un elemento vital para un acuario exitoso. Las excretas y otras materias orgánicas en descomposición producen amoníaco , que es altamente tóxico para los peces. Los procesos bacterianos oxidan este amoníaco en nitritos ligeramente menos tóxicos , y estos a su vez se oxidan para formar nitratos mucho menos tóxicos . En el entorno natural, estos nitratos son posteriormente absorbidos por las plantas como fertilizante y esto ocurre hasta cierto punto en un acuario plantado con plantas reales.
Sin embargo, un acuario es un microcosmos imperfecto del mundo natural. Los acuarios suelen estar mucho más poblados de peces que el entorno natural. Esto aumenta la cantidad de amoníaco producido en el volumen relativamente pequeño del acuario. Las bacterias encargadas de descomponer el amoníaco convirtiéndolo en nitrito, las Nitrosomonas , colonizan la superficie de cualquier objeto dentro del acuario. Las bacterias que luego convierten el nitrito en nitrato son Nitrospira y Nitrobacter . [5] En la mayoría de los casos, un filtro biológico no es más que una esponja porosa químicamente inerte, que proporciona una superficie muy ampliada en la que estas bacterias pueden desarrollarse. Estas colonias bacterianas tardan varias semanas en formarse, tiempo durante el cual el acuario es vulnerable a una condición comúnmente conocida como "síndrome del tanque nuevo" si se llena de peces demasiado rápido. Algunos sistemas incorporan bacterias capaces de convertir los nitratos en gas nitrógeno. [6]
La acumulación de amoníaco tóxico procedente de desechos en descomposición es la principal causa de mortalidad de peces en acuarios nuevos, mal mantenidos o sobrecargados. [7] En el entorno artificial del acuario, el ciclo del nitrógeno termina efectivamente con la producción de nitratos. Para que el nivel de nitrato no alcance un nivel perjudicial, se requieren cambios parciales regulares de agua para eliminar los nitratos e introducir agua nueva y no contaminada. [8]
El proceso de filtración mecánica elimina las partículas de la columna de agua. Estas partículas pueden incluir alimentos no consumidos, heces o restos de plantas o algas. La filtración mecánica generalmente se logra haciendo pasar agua a través de materiales que actúan como un tamiz, atrapando físicamente las partículas. [1] La eliminación de desechos sólidos puede ser tan simple como colocar físicamente los desechos en redes manuales y/o involucrar equipos altamente complejos. Toda eliminación de desechos sólidos implica filtrar el agua a través de algún tipo de malla en un proceso conocido como filtración mecánica . Primero se recolectan los desechos sólidos y luego se deben eliminar físicamente del sistema del acuario. En última instancia, la filtración mecánica es ineficaz si los desechos sólidos no se eliminan del filtro y se les permite descomponerse y disolverse en el agua.
Los desechos disueltos son más difíciles de eliminar del agua. Se utilizan varias técnicas, conocidas colectivamente como filtración química , para la eliminación de desechos disueltos, siendo las más populares el uso de carbón activado y fraccionamiento de espuma . Hasta cierto punto, las plantas sanas extraen desechos químicos disueltos del agua cuando crecen, por lo que las plantas pueden desempeñar un papel en la contención de desechos disueltos.
Una última situación, menos común, que requiere filtración implica el deseo de esterilizar los patógenos transmitidos por el agua. Esta esterilización se logra haciendo pasar el agua del acuario a través de dispositivos de filtración que exponen el agua a luz ultravioleta de alta intensidad y/o exponiendo el agua al gas ozono disuelto.
Numerosos materiales son adecuados como medios de filtración para acuarios. Entre ellas se encuentran las lanas sintéticas, conocidas en acuariofilia como lana filtrante, hechas de tereftalato de polietileno o nailon . Como materiales filtrantes mecánicos también se utilizan esponjas o espumas sintéticas , diversos productos cerámicos y de vidrio sinterizado y de silicona junto con gravas ígneas. Los materiales con una mayor superficie proporcionan filtración tanto mecánica como biológica. Algunos materiales filtrantes, como las "biobolas" de plástico, se utilizan mejor para la filtración biológica.
Con la notable excepción de los filtros de diatomeas, los filtros de acuario rara vez tienen una acción puramente mecánica, ya que las bacterias colonizan la mayoría de los materiales filtrantes y efectúan cierto grado de filtración biológica. [1] El carbón activado y las zeolitas también se añaden con frecuencia a los filtros de acuario. Estos materiales altamente porosos actúan como adsorbatos que unen diversos químicos a sus grandes superficies externas [2] y también como sitios de colonización bacteriana.
El tipo más sencillo de filtro de acuario se compone únicamente de lana filtrante y carbón activado. La lana filtrante atrapa residuos y partículas grandes y el carbón activado absorbe impurezas más pequeñas. Estos deben cambiarse periódicamente a intervalos adecuados. [9] Esto es particularmente importante en el caso de los filtros de carbón activado, que pueden volver a liberar su contenido adsorbido en dosis grandes (y por lo tanto dañinas) si se les permite saturarse. [10] El carbón activado absorbe toxinas en la superficie porosa extendida del carbón. No se puede reactivar hirviéndolo en agua. La adsorción de carbón activado se puede restaurar mediante regeneración térmica a temperaturas de 500 a 900 °C (932 a 1652 °F), [11] regeneración electroquímica , ultrasonido u otros procesos industriales. Para el acuarista, sustituir el carbón activado por material fresco es sencillo y económico.
Se encuentran disponibles comercialmente numerosos tipos de filtros para acuarios, [12] que incluyen:
Los filtros eléctricos o HOB (colgados en la parte posterior), que funcionan con un impulsor , eliminan el agua del acuario, generalmente con un tubo de sifón largo, que luego se empuja (o se tira) a través de una serie de medios filtrantes diferentes y se devuelve al acuario. Estos son el tipo más común de filtro de acuario. [1] Suelen ser más adecuados para tanques más grandes que otros tipos. Sin embargo, no son necesariamente los mejores para tanques más pequeños, ya que tienden a provocar un exceso de flujo de agua en tanques más pequeños. Otros tipos, como los filtros de esponja, son ideales en este entorno. [13] [14]
Las ventajas de este tipo de filtro son que permiten una selección de diferentes tipos de medios filtrantes según las necesidades del tanque y que son fáciles de limpiar sin molestar a los habitantes del tanque porque se asientan en el exterior de la pecera. Las desventajas de los filtros de potencia incluyen su menor capacidad de medios filtrantes en comparación con los filtros de recipiente, su tendencia antes mencionada a crear caudales excesivos y que tienden a ser muy ruidosos, generalmente como resultado de vibraciones. [15]
En comparación con los filtros que cuelgan en la parte posterior del acuario, los filtros externos tipo recipiente ofrecen una mayor cantidad de materiales filtrantes para usar junto con un mayor grado de flexibilidad con respecto a la elección del material filtrante. [2] El agua ingresa al recipiente lleno con el material filtrante elegido a través de un tubo de entrada en el fondo del recipiente, pasa a través del material y regresa al acuario a través del tubo de retorno. El agua se ve obligada a circular a través del filtro mediante una bomba que normalmente se instala en la parte superior del recipiente. Es importante tener en cuenta que los filtros de recipiente son sistemas sellados y completamente inundados, lo que significa que el acuario, el tubo de entrada, el interior del filtro y el tubo de retorno forman una masa de agua continua. En esta configuración, tanto el camino de entrada como el de retorno forman dos sifones que se equilibran exactamente entre sí. En estas circunstancias, la bomba de filtración no tiene que realizar ningún esfuerzo para llevar el agua de vuelta al acuario, independientemente de la altura a la que esté instalado este último sobre el recipiente. La bomba sólo debe tener la potencia suficiente para empujar el agua a través del material filtrante y superar la resistencia en las tuberías de entrada y retorno. Esto hace que las bombas de filtro de recipiente sean prácticamente insensibles a la diferencia de altura entre el acuario y el filtro (aunque exceder el límite de altura especificado por el fabricante puede provocar fugas).
Los beneficios de este tipo de filtro son que pueden proporcionar un gran volumen de material filtrante sin reducir el espacio interno del acuario, y que pueden desconectarse del tanque para limpieza/mantenimiento y reemplazarse sin perturbar el interior del acuario ni a sus ocupantes. Además, como filtro con plomería externa, admite la instalación en línea de otros equipos del acuario, como calentadores de agua y difusores de dióxido de carbono . Dicho equipo puede retirarse del tanque e instalarse en línea en la tubería de retorno del filtro. Las desventajas de los filtros de recipiente incluyen el mayor costo y la complejidad en relación con los filtros internos y las dificultades para limpiar los tubos que transfieren agua hacia y desde el acuario. [3] También existe el riesgo de una fuga, lo que naturalmente es un problema para cualquier filtro colocado fuera del acuario. Ellos también son víctimas del problema del exceso de flujo de agua.
Los filtros de recipiente fueron diseñados inicialmente para filtrar agua potable a baja presión. Los filtros de recipiente para acuarios [16] utilizan agua a alta presión, proveniente de una bomba accionada adecuadamente, para forzar el agua a través del denso medio filtrante. Una bomba puede extraer agua de un filtro de grava y llevarla a un recipiente para una doble filtración.
Los filtros de diatomeas se utilizan sólo para la limpieza esporádica de los tanques, no funcionan continuamente en los acuarios. Estos filtros utilizan tierra de diatomeas para crear un filtro extremadamente fino de hasta 1 µm que elimina las partículas de la columna de agua. [1]
Los filtros de goteo, también conocidos como filtros húmedos/secos, son otros sistemas de filtración de agua para acuarios marinos y de agua dulce. [14] Este filtro viene en dos configuraciones, una que se coloca encima del acuario (más raramente vista) y otra que se coloca debajo del acuario (más común).
Si el filtro húmedo/seco se coloca encima del acuario, el agua se bombea sobre una serie de bandejas perforadas que contienen lana filtrante o algún otro material filtrante. El agua gotea a través de las bandejas, manteniendo la lana del filtro húmeda pero no completamente sumergida, lo que permite que crezcan bacterias aeróbicas y ayuda a la filtración biológica. El agua vuelve al acuario como lluvia. [14]
Alternativamente, el filtro húmedo/seco se puede colocar debajo del tanque. En este diseño, el agua se alimenta por gravedad al filtro debajo del acuario. El agua prefiltrada se entrega a una placa perforada (placa de goteo). La prefiltración se puede realizar en el acuario mediante un bloque de espuma o un manguito en el rebosadero, o un sifón de vertedero , o mediante lana filtrante apoyada sobre la placa perforada. El agua residual del acuario se esparce por la placa de goteo y llueve a través de un medio. Puede ser una rejilla de filtro de lana/plástico enrollada en forma circular (DLS o "espiral de doble capa") o cualquier número de medios plásticos comúnmente conocidos como Bio Balls. A medida que el agua cae en cascada sobre el medio, se emite CO 2 , se recoge oxígeno y las bacterias convierten los desechos del tanque en materiales menos dañinos. Desde aquí el agua entra al sumidero. El sumidero puede contener varios compartimentos, cada uno con su propio material de filtración. A menudo, los calentadores y termostatos se colocan en el sumidero. [14]
Las algas se pueden cultivar intencionalmente, lo que elimina las sustancias químicas del agua que deben eliminarse para tener peces, invertebrados y corales sanos. Este es un método de filtrado natural ("verde") que permite que un acuario funcione de la misma manera que lo hacen los océanos y los lagos. [17]
Las algas y los organismos que causan enfermedades también se pueden eliminar tratando el agua con irradiación ultravioleta , pero el inconveniente de la radiación ultravioleta es que también matará las bacterias beneficiosas. Por lo tanto, el tratamiento UV normalmente se usa sólo cuando es necesario y no todo el tiempo.
Los filtros deflectores son similares a los filtros de goteo húmedos y secos en que generalmente están situados debajo del acuario. Este tipo de filtro consta de una serie de deflectores por los que debe pasar el agua para llegar a la bomba que devuelve el agua al acuario. Luego, estos deflectores actúan de manera muy similar a una serie de filtros de recipiente y pueden llenarse con diferentes medios filtrantes para diferentes propósitos. [18]
El filtro de lecho fluidizado (FBF) es únicamente un reactor biológico. El principio es dirigir el agua a través de un lecho de arena (o un medio similar) desde abajo para que la arena se fluidice y se comporte como un fluido. Este mecanismo se observa en licuefacción , arena rápida y procesos industriales, incluido el tratamiento de aguas residuales municipales . La superficie combinada de todas las partículas de arena en el filtro es muy grande, por lo que hay una gran superficie para las bacterias desnitrificadoras aeróbicas . Por tanto, el tamaño del filtro puede ser modesto.
El filtro en sí puede ser interno o externo. En su versión interna de bricolaje más simple , un FBF es muy fácil de construir, con un contenedor, arena, bomba y algunas tuberías. Hay muchas variables: forma y tamaño del recipiente, cantidad de arena o equivalente, tamaño de las partículas, potencia de la bomba y tuberías.
Los filtros internos son, por definición, filtros dentro de los límites del acuario. Estos incluyen el filtro de esponja, variaciones del filtro de esquina (en la foto arriba a la derecha e izquierda), el filtro de cartucho de espuma y el filtro de grava. [1] Un filtro interno puede tener una bomba eléctrica y, por lo tanto, ser un potente filtro interno, a menudo conectado al interior de los acuarios mediante ventosas.
Los filtros de esponja y los filtros de esquina (a veces llamados filtros de caja) funcionan esencialmente mediante el mismo mecanismo que un filtro interno. Ambos generalmente funcionan mediante puente aéreo , utilizando burbujas de una bomba de aire que se elevan en un tubo para crear flujo. En un filtro de esponja, la entrada sólo puede estar cubierta por un simple bloque de espuma de células abiertas. Un filtro de esquina es un poco más complejo. Estos filtros suelen colocarse en la esquina del fondo del acuario. El agua entra por las ranuras de la caja, pasa a través de una capa de medio y luego sale por el tubo de transporte aéreo para regresar al acuario. Estos filtros tienden a ser sólo adecuados para acuarios pequeños y poco abastecidos. El filtro de esponja es especialmente útil para la cría de alevines, donde la esponja evita que los peces pequeños entren en el filtro. [14]
Uno de los tipos de filtros más antiguos, los filtros de grava, consisten en una placa porosa que se coloca debajo de la grava en la base del acuario y uno o más tubos de elevación. Históricamente, los filtros de grava se han accionado mediante desplazamiento de aire. Se colocan piedras de aire en la base de los tubos de elevación que expulsan el agua del tubo de elevación creando una presión negativa debajo de la placa de filtro de grava (también llamada cámara plenum). [19] Luego, el agua se filtra a través de la grava, que a su vez es el material de filtración. [1] Se puede lograr un mayor caudal de agua a través de la grava mediante el uso de una bomba de agua en lugar de desplazamiento de aire. [1]
Las bacterias beneficiosas colonizan el lecho de grava y proporcionan filtración biológica, utilizando el sustrato del propio acuario como filtro biológico. [9] [14]
Los filtros de grava pueden ser perjudiciales para la salud de las plantas acuáticas. [9] Los sustratos finos como arena o turba pueden obstruir un filtro de grava. [14] Los filtros debajo de la grava siguen siendo efectivos incluso si el lecho del sustrato es desigual. En un lecho de grava desigual, el agua seguirá fluyendo a través de ambas partes del lecho, dejando que las áreas más cubiertas cultiven bacterias anaeróbicas que pueden neutralizar la acumulación de nitrato.
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